数控化改造Y3180H滚齿机加工鼓形齿齿轮

肖剑锋

用普通滚齿机加工鼓形齿齿轮(轮齿齿向呈鼓形)，在机床进行轴向自动进给的同时，要求操作者进行径向手动进给予以配合，劳动强度很高，而且工件精度难以保证。针对加工产品的实际需要，我们对普通滚齿机进行了数控化改造。
1 设备选用及经济性估计
8 |' c0 R" r* v; k, O
) B8 Y) `2 |) D7 w$ O' K1.轴向进给 2.径向进给 3.工作台
图1 总体改造方案

2 o0 E# \9 }7 o0 }3 P1.伺服电动机 2.电动机支座 3.轴承盖 4.轴承套 5.小齿轮 6.锁紧螺母 7.错齿消隙齿轮 8.圆锥销 9.滚珠丝杠组件 10.轴承
0 R/ u9 `" p/ q& V1 E. g图2 轴向进给结构
单位旧滚齿机设备有Y38-1、Y3180H 和Y3150。其中Y3180H 和Y3150 后支架上无横梁锁定，后支架的刚性好，移动方便灵活：而Y3180H 机型又比Y3150功能和可加工零件范围广，因此选用Y3180H 滚齿机作为数控改造设备。我们采用的数控系统是广州数控设备厂制造的GSK928TA 型系统，加上两台伺服电动机，费用约4万余元：两套GBD系列外插管埋入式双螺母垫片预紧滚珠丝杠副和相配套的传动部分以及支架、贴塑导轨等零件，费用约1万余元，总改造费用约5～6万元。旧设备估计价值在6～7万元。这样设备改造费用和旧设备费用总计不会超过13万元。而新购买一台数控滚齿机的费用需要几十万元。所以滚齿机数控化改装既解决了单位的实际生产问题，又能为单位节约大量的资金。
2 总体改造方案
" H! D, t: d1 n2 K( X6 _图1所示为机床总体改造方案。机床原有的主运动、范成运动和差动运动的传动链保留，将轴向进给运动以及径向进给运动改成两轴数控联动，进给运动速度可大大提高。为了减小工作台的“爬行”现象，对床身导轨进行贴塑处理。
% O- T6 i$ v0 x: Y& V3 `3 轴向进给改造设计
图2所示为轴向进给系统结构。原机床的轴向进给是刀架沿立柱导轨作上下运动。通过具有4对挂轮和一个滑移齿轮的变速箱变速，从而获得12种进给量。改造方法为:采用伺服电动机和一对齿轮降速带动滚珠丝杠传动。选用三菱HC-SF52B伺服电动机(0.5kW AC，8.5N·m)：采用了一对错齿消隙齿轮(m=2，Z1/Z2=25/75)以及GBD 系列外插管埋入式双螺母垫片预紧滚珠丝杠副，滚珠丝杠型号为CMD5006-5。
, G3 w# z0 E9 C5 A& f4 径向进给改造设计
2 j: X4 J5 G# q& W机床的径向进给是工作台沿床身水平导轨的运动。原径向进给运动是靠手摇方法实现的。改造方案与轴向进给系统相同，所用伺服电动机为三菱：C -SF102(1kW AC，8. 5N·m)，错齿消隙齿轮规格:m=2，Z1/Z2=33/66，滚珠丝杠选用GBD系列外插管埋入式双螺母垫片预紧滚珠丝杠副，滚珠丝杠型号为CMD5006-5。
- F5 B% C  x8 x( V* E( c5 床身导轨改造
工作台本身回转定位面为限制五个自由度的圆锥面，结构简洁。为防止工作台沿床身水平导轨作径向进给运动时发生振动，即“爬行”现象，对滚齿机床身原有导轨经磨削、刮削后贴塑，形成贴塑导轨。
2 L9 W1 e& a- U! S/ E4 o6 结语
+ P4 A; y4 y8 ?  EY3180H滚齿机通过数控化改装，拓展了工艺范围。上海市高级技校承接了鼓形齿轮加工任务后，起初依靠技术好的工人手动控制，日加工几十个齿轮，改装后产量翻两番，而且加工精度得到保证。事实证明这种数控化改装周期短，见效快。 【MechNet】
文章关键词： 齿轮